JP6368950B2 - ブローチ - Google Patents

Description

本発明は、被削材に形成された下孔に、ブローチ本体とともに複数の切れ刃が順に挿入されて、前記下孔を溝加工及び内周加工して内歯車形状等の所定形状に形成するブローチに関するものである。

従来、この種のブローチとしては、例えば下記特許文献１に示されるような、軸状をなすブローチ本体と、前記ブローチ本体の外周に該ブローチ本体の軸線方向に間隔をあけて配列された複数の切れ刃と、を備え、被削材に形成された下孔に前記ブローチ本体を前記軸線方向に沿う工具送り方向に向けて挿入するとともに、前記複数の切れ刃により前記下孔を溝加工及び内周加工して内歯車形状に切削加工するものが知られている。また、前記複数の切れ刃には、前記下孔に溝加工を施すスプライン刃群と、前記下孔に内周加工を施す丸刃群と、が備えられており、後丸刃付きブローチの場合、丸刃群がスプライン刃群よりも工具送り方向の後方に配置されている。

実公平６−１１７０４号公報

しかしながら、従来のブローチでは下記の課題を有していた。
上述した後丸刃付きブローチにおいては、スプライン刃群が下孔を溝加工した後、続く丸刃群が、下孔に内周加工を施すこととなる。ここで、スプライン刃群により溝加工が施される際には、比較的大きな切削負荷が作用してブローチに若干の曲がりが生じる場合がある。このように曲がりが生じた状態で、続く丸刃群により加工が始められると、加工後の内歯車形状において、スプライン刃群により溝加工された歯部と、丸刃群により内周加工された小径部とが芯ずれするおそれがあった。具体的には、被削材の軸線方向を向く端面に対して小径部の直角度が確保できなくなるなどして、内歯車形状における歯部と小径部との同軸度が確保できなくなるおそれがあった。

一方、上記後丸刃付きブローチ以外のブローチとして、スプライン刃と丸刃とが交互に配列された、交互丸刃付きブローチが知られている。交互丸刃付きブローチを用いた場合、内歯車形状における歯部と小径部とが交互に切削加工されるため、これらの歯部と小径部とを精度よく芯合わせしやすい。
しかしながら、このような交互丸刃付きブローチは、軸線方向に隣り合う同一種類の切れ刃同士（スプライン刃同士、或いは丸刃同士）の間隔が広くなり、特に被削材の軸線方向に沿う長さが短い（つまり被削材の厚さが薄い）場合は、スプライン刃同士又は丸刃同士を複数ずつ同時に下孔に切り込ませることができず、この場合、やはり芯ずれの問題が生じることから、被削材によって使用が制限されていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被削材の下孔に加工される内歯車形状等の所定形状において、溝加工及び内周加工の同軸度を精度よく確保して加工品位を高めることができ、かつ、種々様々な被削材に容易に対応可能なブローチを提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、軸状をなすブローチ本体と、前記ブローチ本体の外周に該ブローチ本体の軸線方向に間隔をあけて配列された複数の切れ刃と、を備え、被削材に形成された下孔に前記ブローチ本体を前記軸線方向に沿う工具送り方向に向けて挿入するとともに、前記複数の切れ刃により前記下孔を溝加工及び内周加工して所定形状に切削加工するブローチであって、前記複数の切れ刃には、前記下孔に溝加工を施すスプライン刃群と、前記スプライン刃群よりも前記工具送り方向の後方に配置され、前記下孔に内周加工を施す丸刃群と、が備えられ、前記丸刃群における前記工具送り方向の前方の端部には、前記下孔の内周に摺接しつつ該下孔の中心軸と前記ブローチ本体の軸線とを芯合わせ可能なガイド部が設けられ、前記ガイド部は、前記丸刃群の最も前方かつ前記スプライン刃群の直後に位置する複数の丸刃からなり、前記ガイド部を構成する前記複数の丸刃の外径は前記下孔の内径と同等であることを特徴とする。

このブローチでは、被削材の下孔にブローチ本体が挿入され、工具送り方向に送られることで、該下孔に対して、スプライン刃群が溝加工（例えば内歯車形状における歯部の加工）を施した後、続いて丸刃群が内周加工（例えば内歯車形状における小径部の加工）を施すようになっている。

本発明のブローチによれば、丸刃群における工具送り方向の前方の端部に、下孔の内周に摺接可能なガイド部が設けられており、下孔をスプライン刃群が通過した後、該下孔に丸刃群が切り込まれる前に、ガイド部により下孔の中心軸とブローチ本体の軸線とが芯合わせされるようになっている。そして、このように芯合わせされた状態から、丸刃群による内周加工が始められる。すなわち、被削材の下孔に対してスプライン刃群により溝加工が施される際に、例えば比較的大きな切削負荷が作用してブローチに若干の曲がりが生じた場合であっても、このように曲がりが生じた状態のまま続く丸刃群が下孔に切り込まれることが防止されているとともに、丸刃群が下孔に精度よく芯合わせされた状態で切り込まれるようになっている。

従って、例えば交互丸刃付きブローチのように複雑な構造を用いることなく、スプライン刃群の後方にガイド部を含む丸刃群が配置される簡単な構成によって、被削材に加工される溝部と内周部（内歯車形状であれば歯部と小径部）の同軸度を精度よく確保でき、加工品位を高めることができる。

さらに、従来の交互丸刃では対応が難しい、軸線方向に沿う長さが短い被削材に対しても、本発明のブローチの構成によれば、同一種類の切れ刃同士（スプライン刃同士、或いは丸刃同士）を複数刃ずつ同時に下孔に切り込ませることが簡単に行えるので、種々様々な被削材に容易に対応可能である。

また、本発明のブローチにおいて、前記ガイド部は、前記軸線方向に間隔をあけて複数形成されていることとしてもよい。

この場合、複数のガイド部によって、被削材の下孔とブローチ本体とがより高精度に芯合わせされた状態から、丸刃群による切り込みが開始される。よって前述した効果がより顕著に奏功される。

また、本発明のブローチにおいて、前記ガイド部は、前記丸刃群を構成する複数の丸刃のうち、前記工具送り方向の最も前方に位置する丸刃を含むこととしてもよい。

この場合、丸刃群において工具送り方向の最も前方に位置する丸刃（以下、第１刃という）がガイド部とされており、この第１刃が下孔の内周に摺接するようになっている。この構成によれば、ガイド部（第１刃）を特別な形状とせず、丸刃群を構成する他の丸刃と同様に形成できることから、製造が容易である。

本発明のブローチによれば、被削材の下孔に加工される内歯車形状等の所定形状において、溝加工及び内周加工の同軸度を精度よく確保して加工品位を高めることができ、かつ、種々様々な被削材に容易に対応可能である。

本発明の一実施形態に係るブローチを示す側面図である。 図１のブローチにおけるスプライン刃群の横断面図である。 図１のブローチにおける丸刃群の横断面図である。 被削材の下孔を加工して形成された内歯車形状（所定形状）の一部を拡大して説明する図である。 図１のブローチにおけるガイド部近傍を拡大して示す縦断面図である。 本発明及び従来例における丸刃群の外径（つまり被削材への切り込み量）を説明するグラフである。 図５のガイド部の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るブローチ１について、図面を参照して説明する。
本実施形態のブローチ１は、被削材に予め形成された下孔に対して、溝加工及び内周加工をこの順に施して内歯車形状（所定形状）を形成する、後丸刃付きブローチである。

図１に示されるように、ブローチ１は、軸状をなすブローチ本体２と、ブローチ本体２の外周に該ブローチ本体２の軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の切れ刃３と、を備え、不図示の被削材に形成された下孔にブローチ本体２を軸線Ｏ方向に沿う工具送り方向Ｄに向けて挿入するとともに移動させて、複数の切れ刃３により前記下孔を溝加工及び内周加工して、内歯車形状に切削加工する。
ここで、ブローチ本体２は、その軸線Ｏが被削材の下孔の中心軸に対して同軸となるように、該下孔内に挿入される。本明細書では、ブローチ本体２の軸線Ｏ方向のうち、被削材に対してブローチ本体２が送られる向き（図１における左側）を工具送り方向Ｄ（又は工具送り方向Ｄの前方）といい、これとは反対側の向き（図１における右側）を工具送り方向Ｄの後方という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

ブローチ本体２は、工具送り方向Ｄの前方の端部に位置する前つかみ部４と、工具送り方向Ｄの後方の端部に位置する後つかみ部５と、前つかみ部４と後つかみ部５との間に配置された複数の切れ刃３と、を備えている。また、ブローチ本体２において、前つかみ部４と複数の切れ刃３との間には前部案内６が配置され、複数の切れ刃３と後つかみ部５との間には後部案内７が配置されている。

前つかみ部４及び後つかみ部５は、不図示のブローチ盤により支持される。図示の例では、前つかみ部４及び後つかみ部５は、ともに丸首形となっている。尚、これらの前つかみ部４及び後つかみ部５は、上記丸首形以外の例えばコッタ形、ＤＩＮ形、台形溝形等であってもよい。

前部案内６及び後部案内７は、ともに丸棒状又は円柱状をなしている。
前部案内６は、被削材に最初に切り込まれる、工具送り方向Ｄの最も前方に位置する切れ刃３（後述するスプライン刃１３）を、下孔に対して径方向に精度よく位置決めし案内する目的で設けられる。
後部案内７は、被削材に最後に切り込まれる、工具送り方向Ｄの最も後方に位置する切れ刃３（後述する丸刃１４）が切削を終えるまで、ブローチ本体２と被削材とを径方向に位置決めする目的で設けられる。

切れ刃３は、ブローチ本体２の外周に複数突設されている。図５に示されるように、各切れ刃３において、工具送り方向Ｄの前方を向く面は、すくい面８とされており、径方向の外側を向く面は、逃げ面９とされている。
図５に示される縦断面視で、すくい面８は、径方向外側（図５における上側）へ向かうに従い漸次工具送り方向Ｄの前方に向かって傾斜して延びており、逃げ面９は、工具送り方向Ｄの後方に向かうに従い漸次径方向内側（図５における下側）に向かって傾斜して延びている。また、切れ刃３におけるすくい面８と逃げ面９との交差稜線が、被削材に切り込む刃先１０となっている。

図１に示されるように、複数の切れ刃３には、被削材の下孔に溝加工を施すスプライン刃群１１と、スプライン刃群１１よりも工具送り方向Ｄの後方に配置され、前記下孔に内周加工を施す丸刃群１２と、が備えられている。

スプライン刃群１１は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数のスプライン刃１３を備えている。図２に示される横断面視で、スプライン刃１３は、全体として歯車形状をなしており、ブローチ本体２の外周から径方向外側に向けて突出するとともに周方向に間隔をあけて配列された複数の刃部１３ａを有している。スプライン刃１３においては、これらの刃部１３ａに対して、すくい面８、逃げ面９及び刃先１０が形成されており、隣り合う刃部１３ａ同士の間に位置する部分は、切削に特に寄与しない刃底部となっている。

スプライン刃群１１において軸線Ｏ方向に隣り合うスプライン刃１３同士のうち、工具送り方向Ｄの後方に位置するスプライン刃１３は、その工具送り方向Ｄの前方に位置するスプライン刃１３に対して、刃部１３ａの径方向外側へ向けた突出量が、同等か又は大きくされている。また、後方に位置するスプライン刃１３は、その前方に位置するスプライン刃１３に対して、刃部１３ａの周方向に沿う幅が、同等か又は小さくされている。尚、後方に位置するスプライン刃１３は、その前方に位置するスプライン刃１３に対して、刃部１３ａの周方向に沿う幅が大きくされていてもよい。すなわち、後方に位置するスプライン刃１３は、その前方に位置するスプライン刃１３が切削していない箇所を切削可能に形成されている。

図４において、本実施形態のブローチ１により被削材Ｗの下孔に加工される内歯車形状のうち、スプライン刃群１１は、符号Ａで示される凹状の歯部（溝部）を切削する。歯部Ａは、被削材の下孔の内周から径方向外側へ向けて窪まされるとともに、周方向に間隔をあけて複数形成される。歯部Ａには、内歯車形状において最外周をなす大径部ａ１、及び、最内周をなす小径部Ｂと前記大径部ａ１との間に位置して凹曲面状をなす一対の歯面ａ２が含まれる。

図１において、丸刃群１２は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の丸刃１４を備えている。図３に示される縦断面視で、丸刃１４は、ブローチ本体２の外周から径方向外側に向けて突出するとともに周方向に沿って延びる円環形状をなしている。

丸刃群１２において軸線Ｏ方向に隣り合う丸刃１４同士のうち、工具送り方向Ｄの後方に位置する丸刃１４は、その工具送り方向Ｄの前方に位置する丸刃１４に対して、径方向外側へ向けた突出量が、同等か又は大きくされている。すなわち、後方に位置する丸刃１４は、その前方に位置する丸刃１４が切削していない箇所を切削可能に形成されている。ただし、丸刃群１２における複数の丸刃１４のうち、工具送り方向Ｄの前方の端部に配置され、後述するガイド部１５をなす図５に示される第１刃１４ａ〜第３刃１４ｃの丸刃１４については、この限りではない。

図４において、丸刃群１２は、被削材Ｗの下孔に加工される内歯車形状のうち、符号Ｂで示される凹曲面状の小径部（内周部）を切削する。図４に示される正面視で、小径部Ｂは円弧状をなしており、周方向に間隔をあけて複数形成される。これらの小径部Ｂは、すべて同一の仮想円上に配置される。

そして、図５に示されるように、丸刃群１２における工具送り方向Ｄの前方の端部には、被削材の下孔の内周に摺接しつつ該下孔の中心軸とブローチ本体２の軸線Ｏとを芯合わせ可能なガイド部１５が設けられている。
本実施形態においては、丸刃群１２を構成する複数の丸刃１４のうち、工具送り方向Ｄの最も前方に位置する丸刃（第１刃）１４ａを含む第１刃１４ａ〜第３刃１４ｃまでの丸刃１４が、ガイド部１５とされている。本実施形態のガイド部１５は、ブローチ本体２の外周に軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数形成されている。

ガイド部１５は、軸線Ｏに同軸とされた円板状又は円柱状をなしており、該ガイド部１５の外径は、被削材の下孔の内径と同等に（同一又は僅かに小さくなるように）設定されている。具体的に、本実施形態では、ガイド部１５とされた丸刃１４の第１刃１４ａ〜第３刃１４ｃの各外径が、互いに同径とされているとともに、被削材の下孔の内径に対して同等に設定されており、これによりこれら丸刃１４ａ〜１４ｃは下孔に切り込まれることなく該下孔の内周に摺接可能とされていて、被削材の中心軸とブローチ本体２の軸線Ｏとを同軸に芯合わせする構成となっている。
また、第３刃１４ｃよりも工具送り方向Ｄの後方に位置する第４刃１４ｄ以降の丸刃１４の各外径は、被削材の下孔の内径よりも大きくされており、これらの丸刃１４が下孔に切り込んで小径部Ｂを加工する。

尚、ガイド部１５とされた丸刃１４ａ〜１４ｃについては、被削材の下孔に切り込む目的で設けられたものではないことから、上述したすくい面８のようにポジのすくい角を付与する必要はなく、よって丸刃１４ａ〜１４ｃのすくい角については、ネガ（０°以下）としても構わない。また、丸刃１４ａ〜１４ｃの逃げ角についても、ネガ（０°以下）として構わない。ガイド部１５とされたこれらの丸刃１４ａ〜１４ｃが、下孔の内周に切り込まれることが抑制された構成である場合は、該ガイド部１５が下孔の内周に対して確実に摺接しやすくなって、後続の切削用の丸刃１４に対するガイド機能をより効果的に発揮することができる。

以上説明した本実施形態のブローチ１では、被削材の下孔にブローチ本体２が挿入され、工具送り方向Ｄに送られることで、該下孔に対して、スプライン刃群１１が溝加工（内歯車形状の歯部Ａの加工）を施した後、続いて丸刃群１２が内周加工（内歯車形状の小径部Ｂの加工）を施すようになっている。

本実施形態のブローチ１によれば、丸刃群１２における工具送り方向Ｄの前方の端部に、下孔の内周に摺接可能なガイド部１５が設けられており、下孔をスプライン刃群１１が通過した後、該下孔に丸刃群１２が切り込まれる前に、ガイド部１５により下孔の中心軸とブローチ本体の軸線Ｏとが芯合わせされるようになっている。そして、このように芯合わせされた状態から、丸刃群１２による内周加工が始められる。すなわち、被削材の下孔に対してスプライン刃群１１により溝加工が施される際に、例えば比較的大きな切削負荷が作用してブローチ１に若干の曲がりが生じた場合であっても、このように曲がりが生じた状態のまま続く丸刃群１２が下孔に切り込まれることが防止されているとともに、丸刃群１２が下孔に精度よく芯合わせされた状態で切り込まれるようになっている。

従って、例えば交互丸刃付きブローチのように複雑な構造を用いることなく、スプライン刃群１１の後方にガイド部１５を含む丸刃群１２が配置される簡単な構成によって、被削材に加工される内歯車形状の歯部Ａと小径部Ｂとの同軸度を精度よく確保でき、加工品位を高めることができる。

さらに、従来の交互丸刃では対応が難しい、軸線Ｏ方向に沿う長さが短い被削材に対しても、本実施形態のブローチ１の構成によれば、同一種類の切れ刃３同士（スプライン刃１３同士、或いは丸刃１４同士）を複数刃ずつ同時に下孔に切り込ませることが簡単に行えるので、種々様々な被削材に容易に対応可能である。

また、本実施形態で説明したガイド部１５は、軸線Ｏ方向に互いに間隔をあけて複数形成されているので、これらガイド部１５によって、被削材の下孔とブローチ本体２とがより高精度に芯合わせされた状態から、丸刃群１２による切り込みが開始される。よって前述した効果がより顕著に奏功される。

また、ガイド部１５は、丸刃群１２を構成する複数の丸刃１４のうち、工具送り方向Ｄの最も前方に位置する丸刃（第１刃）１４ａを含んでおり、この第１刃１４ａが下孔の内周に摺接するようになっている。具体的に本実施形態においては、丸刃群１２の第１刃１４ａを含む第１刃１４ａ〜第３刃１４ｃまでが下孔の内周に摺接可能なガイド部１５とされている。この構成によれば、ガイド部１５を特別な形状とせず、丸刃群１２を構成する他の丸刃１４と同様に形成できることから、製造が容易である。

ここで、図６に示されるものは、被削材の下孔の内径（下孔径）と、本発明の実施形態に係る丸刃群１２の各丸刃１４の外径及び従来例に係る丸刃群の各丸刃の外径と、を示すグラフである。
本発明では、丸刃群１２のうち、工具送り方向Ｄの前方の端部に位置する丸刃１４（図６におけるＮｏ１刃（第１刃１４ａ）〜Ｎｏ３刃（第３刃１４ｃ）まで）が、下孔径に対して同径とされているとともに、該下孔に対して切り込まれずに摺接するようになっている。従って、ブローチ本体２と被削材の下孔とが芯合わせされた状態から、図６におけるＮｏ４刃（第４刃１４ｄ）以降の丸刃１４が切り込まれて、前述した効果が顕著に得られる。
一方、従来例においては、丸刃群のうち、工具送り方向Ｄの前方の端部に位置する丸刃（図６におけるＮｏ１刃）を含むすべての丸刃の外径が、下孔径よりも大きくされているとともに、丸刃群のＮｏ１刃から被削材の下孔に切り込んで切削するようになっている。この場合、スプライン刃群が被削材の下孔を切削した後、ブローチ本体と下孔とが芯合わせされずに丸刃群が該下孔に切り込まれることとなり、加工品位が確保できない（芯ずれする）おそれがある。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、ガイド部１５が、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数（３つ）形成されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ガイド部１５は、丸刃１４の第１刃１４ａのみ（単数）であってもよく、第１刃１４ａ及び第２刃１４ｂであってもよく、或いは、第１刃１４ａ以降の４刃以上とされていてもよい。

また、ガイド部１５の形状は、前述した丸刃１４の形状に限定されない。
ここで、図７は、ガイド部１５の変形例を示している。この変形例では、ガイド部１５が軸線Ｏ方向に延在する単一の円柱状をなしている。ガイド部１５の軸線Ｏ方向の長さが所定以上（例えば被削材の厚さ以上）に確保されることで、ブローチ本体２と被削材の下孔とがより高精度に芯合わせされることとなる。

また、前述の実施形態では、ブローチ１が被削材の下孔を切削加工して内歯車形状を形成することとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ブローチ１は、被削材の下孔を溝加工及び内周加工して所定形状に切削加工するものであればよく、前述した内歯車形状以外の、例えばセレーション形状やキー溝形状に切削加工するものであっても構わない。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１ ブローチ
２ ブローチ本体
３ 切れ刃
１１ スプライン刃群
１２ 丸刃群
１４ 丸刃
１４ａ 第１刃（工具送り方向の最も前方に位置する丸刃）
１５ ガイド部
Ｄ 工具送り方向
Ｏ ブローチ本体の軸線（被削材の中心軸）
Ｗ 被削材

Claims (1)

1. 軸状をなすブローチ本体と、
   前記ブローチ本体の外周に該ブローチ本体の軸線方向に間隔をあけて配列された複数の切れ刃と、を備え、
   被削材に形成された下孔に前記ブローチ本体を前記軸線方向に沿う工具送り方向に向けて挿入するとともに、前記複数の切れ刃により前記下孔を溝加工及び内周加工して所定形状に切削加工するブローチであって、
   前記複数の切れ刃には、
   前記下孔に溝加工を施すスプライン刃群と、
   前記スプライン刃群よりも前記工具送り方向の後方に配置され、前記下孔に内周加工を施す丸刃群と、が備えられ、
   前記丸刃群における前記工具送り方向の前方の端部には、前記下孔の内周に摺接しつつ該下孔の中心軸と前記ブローチ本体の軸線とを芯合わせ可能なガイド部が設けられ、
   前記ガイド部は、前記丸刃群の最も前方かつ前記スプライン刃群の直後に位置する複数の丸刃からなり、前記ガイド部を構成する前記複数の丸刃の外径は前記下孔の内径と同等であることを特徴とするブローチ。

Images